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MIPI接口介绍 # \! r! b3 Z$ P) R# a8 R7 T! V
! {7 o- e! A/ x' P* d& X0 o一、MIPI
5 y7 q* V8 [+ N. B- [9 c! K8 P
# `* C! w7 A* y% |% f; \MIPI（移动行业处理器接口）是Mobile Industry Processor InteRFace的缩写。MIPI（移动行业处理器接口）是MIPI联盟发起的为移动应用处理器制定的开放标准。
6 a7 u! `& H; d4 Q1 u& B6 L8 M. _4 ]' S5 G A( D
已经完成和正在计划中的规范如下：
; X( A. L7 w% B k$ h, M$ ?. J; P
* J% o, V9 ?* [+ K; ^7 r: N. P& w& t, \
" T) J" \0 S) S
6 g7 Q, W" a$ I0 ^* |( D" c: P
9 q2 U/ u, r# [' t+ k二、MIPI联盟的MIPI DSI规范3 g* i8 m/ ~/ H# {3 f- }+ A! W
! }. e+ a: A( _: u1 R4 L, F
1、名词解释) K4 \3 u4 b8 c k
" ]; Y0 x5 Y5 x( v5 Y$ E( L• DCS (DisplayCommandSet)：DCS是一个标准化的命令集，用于命令模式的显示模组。: ~3 B% H& ^! v0 l1 X; M5 F$ p
• DSI, CSI (DisplaySerialInterface, CameraSerialInterface
3 N+ e5 Y7 R5 Y+ n6 f* C* k! M+ Q • DSI 定义了一个位于处理器和显示模组之间的高速串行接口。
2 _. |: ?6 n$ i* @; M • CSI 定义了一个位于处理器和摄像模组之间的高速串行接口。7 T; p3 E% n a3 q. u
• D-PHY：提供DSI和CSI的物理层定义' A4 P& r" t0 }. [ \- L% s
2、DSI分层结构
' o4 V F' i7 [4 V! DDSI分四层，对应D-PHY、DSI、DCS规范、分层结构图如下：% R9 Q1 ?/ M( @$ x; G( R J: D6 R
• PHY 定义了传输媒介，输入/输出电路和和时钟和信号机制。
( }/ ~ {/ w; L• Lane Management层：发送和收集数据流到每条lane。
3 @, v+ x0 M2 G" e; X4 |( G• Low Level Protocol层：定义了如何组帧和解析以及错误检测等。1 a" S3 `- l- \" S7 m
• Application层：描述高层编码和解析数据流。
' f& y5 a. {- j) n* w+ t- ^' g/ J5 w1 G, w( |
+ r1 w' e1 }* V
) L H) o1 a C" r% O2 ?8 D ~3、Command和Video模式
" _5 E- U+ w- |/ {+ A• DSI兼容的外设支持Command或Video操作模式，用哪个模式由外设的构架决定
2 H' \8 L9 q3 b; C• Command模式是指采用发送命令和数据到具有显示缓存的控制器。主机通过命令间接的控制外设。Command模式采用双向接口
+ i- J: l9 W6 Q/ c! r• Video模式是指从主机传输到外设采用时实象素流。这种模式只能以高速传输。为减少复杂性和节约成本，只采用Video模式的系统可能只有一个单向数据路径
6 _4 R; W) T2 k8 E( h3 C; l. q: B4 Z* D6 [! [/ \- P
6 b8 C' ` O( j( h# X9 t& W6 N
# l, p* g( v1 e1 w; c三、D-PHY介绍
/ X8 ?' C" u0 E+ R
0 }- H; s+ J: r2 q1、 D-PHY 描述了一同步、高速、低功耗、低代价的PHY。$ \8 }, T1 w$ w2 @7 J
5 ~6 ?4 D3 O$ f# Z2 a$ c2 B6 O8 u2 w' F
• 一个 PHY配置包括
F0 t5 O) g+ T5 ~/ P • 一个时钟lane+ d2 G7 z4 d& ]' k6 I; L: \
• 一个或多个数据lane
7 J) R3 B5 M: u7 r• 两个Lane的 PHY配置如下图$ {6 j% r: P9 _# w8 a
4 T8 R% d; g5 o5 [8 r: q9 v( m• 三个主要的lane的类型
( L% U) D( I% P • 单向时钟Lane+ w. T) m7 J" ~* S7 n
• 单向数据Lane
7 B0 L- B- G/ J0 d' r. u4 Z5 M • 双向数据Lane; _ D" R: I4 E9 h
• D-PHY的传输模式
9 e0 B0 F" o c • 低功耗（Low-Power）信号模式（用于控制）：10MHz (max)7 x b K* |0 s0 z' [) H! J$ o5 b
• 高速（High-Speed）信号模式（用于高速数据传输）：80Mbps ~ 1Gbps/Lane9 [( l2 }! `) u' O8 E4 d5 h* R: ?
• D-PHY低层协议规定最小数据单位是一个字节
+ M5 O4 ?' R/ b$ w • 发送数据时必须低位在前，高位在后.
9 m3 ^; j6 K5 e. J• D-PHY适用于移动应用& ?! d, m, C7 h9 \! q
• DSI：显示串行接口. v" ^ L( U1 s9 o: \( d- _
• 一个时钟lane，一个或多个数据lane
6 O7 [6 E3 I# C • CSI：摄像串行接口; ]' w- L5 Y3 Q. M! q! n3 x
2、Lane模块. C; J! g5 ]0 ^8 z/ b5 e% h
• PHY由D-PHY(Lane模块)组成
% \4 X, h: n& C& n, x& _- v- Y• D-PHY可能包含：
; f+ C( F; N. K. h • 低功耗发送器（LP-TX） 9 r7 ]1 ~/ a% _! J# A9 L$ a ?& `
• 低功耗接收器（LP-RX）
/ D+ a* i2 _) Z9 {" t' u" p( n4 D • 高速发送器（HS-TX）
B" [5 [7 {6 V: Y; ?2 Q& E; E • 高速接收器（HS-RX）# ]+ V- h5 T" }8 ?6 w
• 低功耗竞争检测器（LP-CD）
% ?9 C0 P$ s5 z$ L; G5 k4 L• 三个主要lane类型
% R& v* @3 j6 F& [ • 单向时钟Lane
) C! D$ N4 R4 m • Master：HS-TX, LP-TX% @2 \+ c/ ^3 P6 s# A; F
• Slave：HS-RX, LP-RX
7 x5 W, Z8 J- C$ s" v6 Y • 单向数据Lane" d j0 e$ h$ E# l. }
• Master：HS-TX, LP-TX- H" W+ [9 \" t/ a% t
• Slave：HS-RX, LP-RX1 @! W! o2 a0 M! T
• 双向数据Lane
) R& G9 \6 ], g5 p: Z# t0 ], [ • Master, Slave：HS-TX, LP-TX, HS-RX, LP-RX, LP-CD
8 b7 ]' E' h {) R; e" E' @1 m: R; [3、Lane状态和电压/ q3 x& Y0 Y& n
• Lane状态 , ^' N& N( f9 J3 ^$ A; Z0 T
• LP-00, LP-01, LP-10, LP-11 (单端)
* d! d0 S. C b- ]1 b" E • HS-0, HS-1 (差分)( K; A8 g; w W- L
• Lane电压（典型） % m2 X! n9 g4 L& y' l5 ^
• LP：0-1.2V
) n5 j. ~0 N- I6 p% X/ [ V/ l" [. W • HS：100-300mV (200mV)
/ J. w! J; H* L4、操作模式
7 Q6 @% Y3 i h5 i7 {, { • 数据Lane的三种操作模式 ( Z/ Q3 s) g9 a. u0 u
• Escape mode, High-Speed(Burst) mode, Control mode
) c# c7 w$ W- d/ b" E •从控制模式的停止状态开始的可能事件有：
3 e9 A" x% l# t • Escape mode request (LP-11→LP-10→LP-00→LP-01→LP-00)
: |0 y- O7 e7 \: J r • High-Speed mode request (LP-11→LP-01→LP-00)- V5 b* N7 V4 j1 h5 H) G. s
• Turnaround request (LP-11→LP-10→LP-00→LP-10→LP-00)
5 B* k( z6 H- R6 p2 t& |, C • Escape mode是数据Lane在LP状态下的一种特殊操作
3 ?+ o1 U0 O4 z4 ~1 n •在这种模式下，可以进入一些额外的功能：LPDT, ULPS, Trigger# j/ W6 M. `# B0 {+ T1 f: G
•数据Lane进入Escape mode模式通过LP-11→LP-10→LP-00→LP-01→LP-00
8 \( e( s: G& z S4 C" b6 V2 _ •一旦进入Escape mode模式，发送端必须发送1个8-bit的命令来响应请求的动作
6 B' O( }0 [- d+ d1 Q: T • Escape mode 使用Spaced-One-Hot Encoding, o: X9 c' c8 Y1 H7 E, Z
•超低功耗状态（Ultra-Low Power State）
- q# f, Z" N, u •这个状态下，lines处于空状态 (LP-00)& T8 Q7 p: B# h
• 时钟Lane的超低功耗状态3 N' k1 s; C6 n# q% p" j' c$ q
•时钟Lane通过LP-11→LP-10→LP-00进入ULPS状态9 e& n E5 i& y
•通过LP-10 → TWAKEUP →LP-11退出这种状态，最小TWAKEUP时间为1ms$ ]% k- Z" u6 b6 b+ m$ e2 ~
• 高速数据传输
3 q `( d* k! j, A" f: Z& d; M+ [ •发送高速串行数据的行为称为高速数据传输或触发（burst）5 h% k! Y$ P( z3 G* K3 ^, K
•全部Lanes门同步开始，结束的时间可能不同。, N7 y8 S1 V1 t6 p& z! F
•时钟应该处于高速模式
* D) c: W* P! ]7 i2 ^ • 各模操作式下的传输过程! G( x' r: i" J! |9 |
•进入Escape模式的过程 ：LP-11→LP-10→LP-00→LP-01→LP-00→Entry Code → LPD (10MHz)- Z) t0 X7 X6 B0 b* f% \6 y
•退出Escape模式的过程：LP-10→LP-11- B. I- H' b) {! m* ^
•进入高速模式的过程：LP-11→LP-01→LP-00→SoT(00011101) → HSD (80Mbps ~ 1Gbps): L2 b) t0 {1 R8 X( z1 }
•退出高速模式的过程：EoT→LP-11# e$ y _7 w/ n9 {1 Q/ U; z
•控制模式 - BTA 传输过程：LP-11→LP-10→LP-00→LP-10→LP-00+ }) C% a+ X0 v3 ^: ^
•控制模式 - BTA 接收过程：LP-00→LP-10→LP-11. z0 I. F! y( A3 X
• 状态转换关系图, u. a3 [! S0 T% \ ]
% u w& Q2 z3 C: e. V- m& ~6 [9 `- b# [ s' Y
四、DSI介绍/ V; o$ @1 O8 g, `9 j: y u: Q
1、DSI是一种Lane可扩展的接口，1个时钟Lane/1-4个数据Lane* z6 ~. O7 `" f
• DSI兼容的外设支持1个或2个基本的操作模式：
# z3 k* }0 l3 }& N s2 [0 N% h • Command Mode（类似于MPU接口）
/ v& y6 e' ` {! o+ K% B • Video Mode（类似于RGB接口）- 必须用高速模式传输数据，支持3种格式的数据传输5 e- \; V7 U; @2 z
• Non-Burst 同步脉冲模式3 i7 L5 t1 ^2 t' {- Z7 B; ~. M
• Non-Burst 同步事件模式
' V, p8 V& o5 H5 P$ p • Burst模式) g1 F4 Q: S2 j6 O6 f9 ~7 u. P: ]
• 传输模式：: \$ I- X0 ~4 v0 n8 p" h1 ~
• 高速信号模式（High-Speed signaling mode）
7 _3 F6 [: d ]- ]2 V0 G, s1 b • 低功耗信号模式（Low-Power signaling mode） - 只使用数据lane 0（时钟是由DP，DN异或而来）。
3 {! N% u! `8 a# z/ N • 帧类型- F; `( b. ]8 T$ q' Q. j- A
• 短帧：4 bytes (固定)" r, {4 ?6 { f* E3 y
• 长帧：6~65541 bytes (可变)
& |8 u: M6 L5 y" N$ L1 w
+ M# u" D1 x0 u• 两个数据Lane高速传输示例% N) ?# `/ y+ l2 @
7 B9 [1 t \9 g( x. { E" ?
- X1 f. O% F; Q- n/ Q8 p3 t
2 N0 S r7 C" g0 }3 D7 Y! l) X2、短帧结构0 ] p4 Q# H5 q' {; J
• 帧头部（4个字节）
, s# J4 b' D) b7 r5 P2 H# E • 数据标识(DI) 1个字节' ?. G6 l1 {! e2 X5 Y2 ]
• 帧数据- 2个字节 （长度固定为2个字节）+ [( H" \8 g/ {$ [- [ c1 y: P
• 错误检测(ECC) 1个字节
& z2 u$ J! M8 n8 Z# Z: V • 帧大小
3 ]6 z4 \& r9 V, F8 v8 B • 长度固定为4个字节
! B- X1 C; u# f. ]2 l7 d3、长帧结构
9 g: l, H8 B! e1 n9 Y • 帧头部（4个字节）/ N# ~/ Y. x" q/ W$ D: s- M
• 数据标识(DI) 1个字节. A+ d! t% j; }2 ?/ p
• 数据计数- 2个字节 （数据填充的个数）
8 u' U7 @' e, \. s9 ]7 `3 N • 错误检测(ECC) 1个字节) U9 S2 O1 L0 `6 V0 c2 J
•数据填充(0~65535 字节)2 O2 A/ ^* I$ A; b: A8 C; `
• 长度=WC*字节
, p% u, ]/ p# t; A+ ? • 帧尾：校验和（2个字节）
* c( _* U- j8 D4 j% j • 帧大小：/ ^" t. ^& u y
• 4 + (0~65535) + 2 = 6 ~ 65541 字节" D2 p4 J+ L$ z8 s, [; U! U
8 t) a; m T J/ ?. ^) h4、帧数据类型" D* r. C3 d/ Y5 U
0 P# ^# f! I* w' g6 X- Z* V' p8 `& i3 }
B) y$ Y4 J; h9 {: n! Z" ]7 [( K9 O* ]
1 E S) j: s) _ b7 N* F五、MIPI DSI信号测量实例
5 U$ j0 ]. y9 O" X2 D, i5 v* i# }0 O3 H, V7 {$ v7 b
1、MIPI DSI在Low Power模式下的信号测量图& j. E, Q! c% a- O* N
' A- v K/ S. q; [1 ~$ \2 T6 H
. R. U) }/ k' D: x: Y8 o& i7 j+ b
2、MIPI的D-PHY和DSI的传输方式和操作模式. s- B, K% h6 t; t! W4 Z0 f
8 k: q6 Z$ Q6 {7 s6 A+ {: _+ e6 _
• D-PHY和DSI的传输模式3 @' x7 R" S# o' Y$ @$ F5 ?
• 低功耗（Low-Power）信号模式（用于控制）：10MHz (max)
" G: b- M& Z. n • 高速（High-Speed）信号模式（用于高速数据传输）：80Mbps ~ 1Gbps/Lane/ R5 v2 k/ c# h4 b
• D-PHY的操作模式# g9 ^) J0 P( T4 j
• Escape mode, High-Speed(Burst) mode, Control mode3 K$ {9 j" N( @/ g3 Z9 |
• DSI的操作模式
, i: X" S' Z7 h5 j3 K" P6 E, e • Command Mode（类似于MPU接口）& A1 M) m$ M4 ]
• Video Mode（类似于RGB接口）- 必须用高速模式传输数据) ]# {0 H( {/ U/ W
3、小结论
& r1 @! o5 J* u/ x/ B5 G% Y6 g• 传输模式和操作模式是不同的概念
$ @- G: V Y- L: P8 ^• Video Mode操作模式下必须使用High-Speed的传输模式
$ U: ?. z$ _, g! U3 c+ x8 c9 G• Command Mode操作模式并没有规定使用High-Speed或Low Power的传输模式，或者说8 U+ @# @; M! ^+ G7 T. i, R6 R
• 即使外部LCD模组为Video Mode，但通常在LCD模组初始化时还是使用Command Mode模式来读写寄存器，因为在低速下数据不容易出错并且容易测量。- w! S- o) S2 m6 ]% _3 U( t1 p
• Video Mode当然也可以用High-Speed的方式来发送指令，Command Mode操作模式也可以使用High-Speed，只是没有必要这么做。3 y: F: K9 C' S% E+ |" U! o) ?) R C
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发表于 2019-3-11 11:03
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